CN206520675U - 仿人双足行走机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种仿人双足行走机构，包括左足组件、右足组件及用于驱动左足组件与右足组件交替行走的驱动系统，所述驱动系统包括一具有两输出轴的驱动电机及分别与两输出轴连接的左转盘和右转盘，所述左转盘上设有用于与左足组件相连的左转轴，所述右转盘上设有用于与右足组件相连的右转轴；所述左转盘通过左转轴带动左足组件行走，所述右转盘通过右转轴带动右足组件行走；本实用新型便于控制左足组件与右足组件的运动状态，给双足移动机器人的广泛应用提供良好的基础，降低双足行走机构的生产成本。

Description

仿人双足行走机构

技术领域

本实用新型涉及机械自动化技术领域，特别涉及一种仿人双足行走机构。

背景技术

随着世界第一台工业机器人1962年在美国诞生，机器人已经有了三十多年的发展史。三十多年来，机器人由工业机器人到智能机器人，成为21世纪具有代表性的高新技术之一，其研究涉及的学科涵盖机械、电子、生物、传感器、驱动与控制等多个领域。

世界著名机器人学专家，日本早稻田大学的加藤一郎教授说过：“机器人应当具有的最大特征之一是步行功能。”双足机器人属于类人机器人，典型特点是机器人的下肢以刚性构件通过转动副联接，模仿人类的腿及髋关节、膝关节和踝关节，并以执行装置代替肌肉，实现对身体的支撑及连续地协调运动，各关节之间可以有一定角度的相对转动。

双足机器人不仅具有广阔的工作空间，而且对步行环境要求很低，能适应各种地面且具有较高的逾越障碍的能力，其步行性能是其它步行结构无法比拟的。研究双足行走机器人具有重要的意义，可以推动仿生学、人工智能、计算机图形学、通讯等相关学科发展。随着机器人的工作环境和工作任务的复杂化，双足步行机器人因其体积相对较小，对非结构性环境具有较好的适应性，避障能力强，能耗小，移动盲区很小等优良的移动品质，格外引人注目。

本领域技术人员公知，仿人行走机构关节众多，要很好地模拟人腿的行走动作，需要控制多个关节，且每个关节都需要电机或是其它驱动源进行驱动，这使得机构的重量变大精确控制变得很困难，现有的仿人行走机构走，液压和气动的驱动方式用得很多，因为不需要复杂的减速机构和传动机构，但控制多个关节还是会有不精确的缺点，同时控制多个关节运动，每个关节的误差累计起来最后输出还是会有不小的误差。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种仿人双足行走机构，便于控制左足组件与右足组件的运动状态，给双足移动机器人的广泛应用提供良好的基础，降低双足行走机构的生产成本。

本实用新型的仿人双足行走机构，包括左足组件、右足组件及用于驱动左足组件与右足组件交替行走的驱动系统，所述驱动系统包括一具有两输出轴的驱动电机及分别与两输出轴连接的左转盘和右转盘，所述左转盘上设有用于与左足组件相连的左转轴，所述右转盘上设有用于与右足组件相连的右转轴；所述左转盘通过左转轴带动左足组件行走，所述右转盘通过右转轴带动右足组件行走。

进一步，所述左转轴与右转轴分别设在左转盘与右转盘的边缘且两轴关于两转盘的中心连线呈对称设置。

进一步，所述左足组件包括左腿摆杆、左大腿杆件、左腿第一连杆、左腿三角小腿板、左腿第二连杆及左腿脚掌；所述左腿摆杆与左转轴相连,且所述左腿摆杆、左腿第一连杆、左腿三角小腿板及左大腿杆件依次铰接形成四连杆机构；所述左大腿杆件、左腿第二连杆、左腿脚掌依次铰接形成四连杆机构；其中，左大腿杆件、左腿第一连杆及左腿脚掌与左腿三角小腿板的连接点分别位于左腿三角小腿板的三个边角处。

进一步，所述右足组件包括右腿摆杆、右大腿杆件、右腿第一连杆、右腿三角小腿板、右腿第二连杆及右腿脚掌；所述右腿摆杆与右转轴相连,且所述右腿摆杆、右腿第一连杆、右腿三角小腿板及右大腿杆件依次铰接形成四连杆机构；所述右大腿杆件、右腿第二连杆、右腿脚掌依次铰接形成四连杆机构；其中，右大腿杆件、右腿第一连杆及右腿脚掌与右腿三角小腿板的连接点分别位于右腿三角小腿板的三个边角处。

进一步，仿人双足行走机构还包括用于承托驱动电机的左侧电机托架及右侧电机托架，所述左大腿杆件的顶端与左侧电机托架相铰接，所述右大腿杆件的顶端与右侧电机托架相铰接。

进一步，所述左腿脚掌与右腿脚掌的底部均设有弧形的用于与地面接触的接触部。

本实用新型的有益效果：本实用新型的仿人双足行走机构，驱动电机两端的输出轴输出的转矩带动左足组件与右足组件运动，两足组件做交替抬升和交替前进动作，能很好模拟人双腿的步态，且由于以一个驱动电机作为动力源，便于控制左足组件与右足组件的运动状态，减小了行走时的累积误差，使得机构在一些精度要求较高的工况下也能满足工作要求，给双足移动机器人的广泛应用提供了良好的基础，降低了双足行走机构的生产成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的立体结构示意图。

具体实施方式

图1为本实用新型的立体结构示意图，如图所示：本实施例的仿人双足行走机构，包括左足组件、右足组件及用于驱动左足组件与右足组件交替行走的驱动系统，所述驱动系统包括一具有两输出轴(图中未示出)的驱动电机1及分别与两输出轴连接的左转盘2和右转盘3，所述左转盘2上设有用于与左足组件相连的左转轴，所述右转盘3上设有用于与右足组件相连的右转轴3a；所述左转盘2通过左转轴带动左足组件行走，所述右转盘3通过右转轴3a带动右足组件行走；左足组件与右足组件在部件组成上是一致的，只是运动时的动作状态有所区别，以满足模拟行走的需要；驱动电机1为双轴电机结构，其两输出轴分别设于横向两端；左转盘2和右转盘3分别由两输出轴驱动旋转；左转轴与右转轴3a分别固设在左转盘2与右转盘3，作为连接件分别连接左足组件与右足组件；驱动电机1两端的输出轴输出的转矩带动左足组件与右足组件运动，两足组件做交替抬升和交替前进动作，能很好模拟人双腿的步态，且由于以一个驱动电机1作为动力源，便于控制左足组件与右足组件的运动状态，减小了行走时的累积误差，使得机构在一些精度要求较高的工况下也能满足工作要求，给双足移动机器人的广泛应用提供了良好的基础，降低了双足行走机构的生产成本。

本实施例中，所述左转轴与右转轴3a分别设在左转盘2与右转盘3的边缘且两轴关于两转盘的中心连线呈对称设置，使得左足组件与右足组件得以交替前进，能很好地模拟人双腿的步态；此外，通过调整左转轴与右转轴3a的位置可以调整行走机构步幅的大小。

本实施例中，所述左足组件包括左腿摆杆4、左大腿杆件5、左腿第一连杆6、左腿三角小腿板7、左腿第二连杆8及左腿脚掌9；所述左腿摆杆4与左转轴相连,且所述左腿摆杆4、左腿第一连杆6、左腿三角小腿板7及左大腿杆件5依次铰接形成四连杆机构；所述左大腿杆件5、左腿第二连杆8、左腿脚掌9依次铰接形成四连杆机构；其中，左大腿杆件5、左腿第一连杆6及左腿脚掌9与左腿三角小腿板7的连接点分别位于左腿三角小腿板7的三个边角处；所述右足组件包括右腿摆杆10、右大腿杆件11、右腿第一连杆12、右腿三角小腿板13、右腿第二连杆14及右腿脚掌15；所述右腿摆杆10与右转轴3a相连,且所述右腿摆杆10、右腿第一连杆12、右腿三角小腿板13及右大腿杆件11依次铰接形成四连杆机构；所述右大腿杆件11、右腿第二连杆14、右腿脚掌15依次铰接形成四连杆机构；其中，右大腿杆件11、右腿第一连杆12及右腿脚掌15与右腿三角小腿板13的连接点分别位于右腿三角小腿板13的三个边角处；左腿第一连杆6、右腿第一连杆12均呈“Z”字形；采用连杆机构对驱动电机1的输出的动力进行传递，并通过构建两组四连杆机构，使得整个仿人双足行走机构的自由度减小为一个自由度，为整个机构控制的简化提供了条件；所述左腿脚掌9与右腿脚掌15的底部均设有弧形的用于与地面接触的接触部，便于保持行走的稳定。

本实施例中，仿人双足行走机构还包括用于承托驱动电机1的左侧电机托架16及右侧电机托架17，所述左大腿杆件5的顶端与左侧电机托架16相铰接，所述右大腿杆件11的顶端与右侧电机托架17相铰接；驱动电机1嵌入式安装在左足组件与右足组件之间，为机器人上部结构的设计和放置提供了空间，使结构更加紧凑。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种仿人双足行走机构，包括左足组件、右足组件及用于驱动左足组件与右足组件交替行走的驱动系统，其特征在于：所述驱动系统包括一具有两输出轴的驱动电机及分别与两输出轴连接的左转盘和右转盘，所述左转盘上设有用于与左足组件相连的左转轴，所述右转盘上设有用于与右足组件相连的右转轴；所述左转盘通过左转轴带动左足组件行走，所述右转盘通过右转轴带动右足组件行走。

2.根据权利要求1所述的仿人双足行走机构，其特征在于：所述左转轴与右转轴分别设在左转盘与右转盘的边缘且两轴关于两转盘的中心连线呈对称设置。

3.根据权利要求1所述的仿人双足行走机构，其特征在于：所述左足组件包括左腿摆杆、左大腿杆件、左腿第一连杆、左腿三角小腿板、左腿第二连杆及左腿脚掌；所述左腿摆杆与左转轴相连,且所述左腿摆杆、左腿第一连杆、左腿三角小腿板及左大腿杆件依次铰接形成四连杆机构；所述左大腿杆件、左腿第二连杆、左腿脚掌依次铰接形成四连杆机构；其中，左大腿杆件、左腿第一连杆及左腿脚掌与左腿三角小腿板的连接点分别位于左腿三角小腿板的三个边角处。

4.根据权利要求3所述的仿人双足行走机构，其特征在于：所述右足组件包括右腿摆杆、右大腿杆件、右腿第一连杆、右腿三角小腿板、右腿第二连杆及右腿脚掌；所述右腿摆杆与右转轴相连,且所述右腿摆杆、右腿第一连杆、右腿三角小腿板及右大腿杆件依次铰接形成四连杆机构；所述右大腿杆件、右腿第二连杆、右腿脚掌依次铰接形成四连杆机构；其中，右大腿杆件、右腿第一连杆及右腿脚掌与右腿三角小腿板的连接点分别位于右腿三角小腿板的三个边角处。

5.根据权利要求4所述的仿人双足行走机构，其特征在于：仿人双足行走机构还包括用于承托驱动电机的左侧电机托架及右侧电机托架，所述左大腿杆件的顶端与左侧电机托架相铰接，所述右大腿杆件的顶端与右侧电机托架相铰接。

6.根据权利要求5所述的仿人双足行走机构，其特征在于：所述左腿脚掌与右腿脚掌的底部均设有弧形的用于与地面接触的接触部。